2.1 楞次定律-2022-2023学年高二物理讲义(2019人教版选择性必修第二册)

资源下载
  1. 二一教育资源

2.1 楞次定律-2022-2023学年高二物理讲义(2019人教版选择性必修第二册)

资源简介

考点1:楞次定律的理解
1.因果关系
闭合导体回路中原磁通量的变化是产生感应电流的原因,而感应电流的磁场的产生是感应电流存在的结果,即只有当闭合导体回路中的磁通量发生变化时,才会有感应电流的磁场出现。
2.楞次定律中“阻碍”的含义
【例1】 关于楞次定律,下列说法正确的是(  )
A.感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
B.闭合电路的一部分导体在磁场中运动时,必受磁场阻碍作用
C.原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场同向
D.感应电流的磁场总是跟原磁场反向,阻碍原磁场的变化
【解析】A 感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,选项A正确;闭合电路的一部分导体在磁场中平行磁感线运动时,不受磁场阻碍作用,选项B错误;原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场反向,选项C错误;当原磁场增强时感应电流的磁场跟原磁场反向,当原磁场减弱时感应电流的磁场跟原磁场同向,选项D错误。
1.关于感应电流,以下说法中正确的是(  )
A.感应电流的方向总是与原电流的方向相反
B.感应电流的方向总是与原电流的方向相同
C.感应电流的磁场总是阻碍闭合电路内原磁场的磁通量的变化
D.感应电流的磁场总是与原线圈内的磁场方向相反
【解析】C 由楞次定律可知,感应电流的磁场总是阻碍闭合电路内部原磁场的磁通量的变化,故C正确;如果原磁场中的磁通量是增大的,则感应电流的磁场方向就与它相反,来阻碍它的增大,如果原磁场中的磁通量是减小的,则感应电流的磁场方向就与它相同,来阻碍它的减小,故A、B、D错误
考点2:楞次定律的应用
楞次定律应用四步曲
1.确定原磁场的方向。
2.判定产生感应电流的磁通量如何变化(增加还是减少)。
3.根据楞次定律确定感应电流的磁场方向(增反减同)。
4.判定感应电流的方向。
该步骤也可以简单地描述为“一原二变三感四螺旋”,一原——确定原磁场的方向;二变——确定磁通量是增加还是减少;三感——判断感应电流的磁场方向;四螺旋——用右手螺旋定则判断感应电流的方向。
【例2】电阻R、电容C与一线圈连成闭合电路,条形磁铁静止于线圈的正上方,N极朝下,如图所示。现使磁铁开始自由下落,在N极接近线圈上端的过程中,流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是(  )
A.从a到b,上极板带正电
B.从a到b,下极板带正电
C.从b到a,上极板带正电
D.从b到a,下极板带正电
【解析】D 在磁铁自由下落,N极接近线圈上端的过程中,通过线圈的磁通量方向向下且在增大,根据楞次定律可判断出线圈中感应电流的磁场方向向上,利用安培定则可判知线圈中感应电流方向为逆时针(由上向下看),流过R的电流方向从b到a,电容器下极板带正电。选项D正确。
【变式训练】
上例中,若条形磁铁穿过线圈,在S极离开线圈下端的过程中,流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是怎样的?
【解析】根据楞次定律,S极离开时,穿过线圈的磁通量方向向下且在减少,线圈中的感应电流方向为顺时针(由上向下看),流过R的电流方向从a到b,电容器下极板带负电,上极板带正电。
1.“阻碍”并不是“阻止”,一字之差,相去甚远。要知道原磁场是主动的,感应电流的磁场是被动的,原磁通仍要发生变化,感应电流的磁场只是阻碍变化而已。
2.楞次定律判断感应电流的方向具有普遍意义。
在磁体靠近(或远离)线圈过程中,都要克服电磁力做功,克服电磁力做功的过程就是将其他形式的能转化为电能的过程。正是“阻碍”的形成产生了电磁感应现象。
2.(多选)如图所示,足够长的通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd,则(  )
A.若线圈向右平动,其中感应电流方向是a→b→c→d
B.若线圈竖直向下平动,无感应电流产生
C.当线圈以ad边为轴转动时(转动角度小于90°),其中感应电流方向是a→b→c→d
D.当线圈向导线靠近时,其中感应电流方向是a→b→c→d
【解析】BD 根据安培定则知,线圈所在处的磁场垂直纸面向里,当线圈向右平动、以ad边为轴转动时,穿过线圈的磁通量减少,感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同,感应电流方向为a→d→c→b,A、C错误;若线圈竖直向下平动,无感应电流产生,B正确;若线圈向导线靠近时,穿过线圈的磁通量增加,感应电流产生的磁场方向与原磁场方向反向,垂直纸面向外,感应电流方向为a→b→c→d,D正确.
考点3:右手定则的应用
1.适用范围:闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流方向的判断。
2.右手定则反映了磁场方向、导体运动方向和电流方向三者之间的相互垂直关系。
(1)大拇指的方向是导体相对磁场切割磁感线的运动方向,既可以是导体运动而磁场未动,也可以是导体未动而磁场运动,还可以是两者以不同速度同时运动。
(2)四指指向电流方向,切割磁感线的导体相当于电源。
【例3】 下列图中表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景,导体ab上的感应电流方向为a→b的是(  )
A    B    C     D
【解析】A 题中四图都属于闭合电路的一部分导体切割磁感线,应用右手定则判断可得:A中电流方向为a→b,B中电流方向为b→a,C中电流方向沿a→d→c→b→a,D中电流方向为b→a。故选A。
3.如图所示,匀强磁场与圆形导体环平面垂直,导体ef与环接触良好,当ef向右匀速运动时
A.圆环中磁通量不变,环上无感应电流产生
B.整个环中有顺时针方向的电流
C.整个环中有逆时针方向的电流
D.环的右侧有逆时针方向的电流,环的左侧有顺时针方向的电流
【解析】D 由右手定则知ef上的电流由e→f,故右侧的电流方向为逆时针,左侧的电流方向为顺时针,选D。
考点4:“增离减靠”法的应用
发生电磁感应现象时,通过什么方式来“阻碍”原磁通量的变化要根据具体情况而定。可能是阻碍导体的相对运动,也可能是改变线圈的有效面积,还可能是通过远离或靠近变化的磁场源来阻碍原磁通量的变化。即:
1.若原磁通量增加,则通过远离磁场源起到阻碍的作用(“增离”)。
2.若原磁通量减小,则通过靠近磁场源起到阻碍的作用(“减靠”)。
【例4】 一长直铁芯上绕有一固定线圈M,铁芯右端与一木质圆柱密接,木质圆柱上套有一闭合金属环N,N可在木质圆柱上无摩擦移动,M连接在如图所示的电路中,其中R为滑动变阻器,E1和E2为直流电源,S为单刀双掷开关,下列情况中,可观测到N向左运动的是(  )
A.在S断开的情况下,S向a闭合的瞬间
B.在S断开的情况下,S向b闭合的瞬间
C.在S已向a闭合的情况下,将R的滑片向c端移动时
D.在S已向a闭合的情况下,将R的滑片向d端移动时
【解析】C 根据题意知,圆环N向左运动,根据“增离减靠”原则知,线圈M上的磁场在减弱,流过M的电流在减小,故C正确。
4.如图所示,ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈,在滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动过程中,线圈ab将(  )
A.静止不动 B.逆时针转动
C.顺时针转动
D.发生转动,但因电源的极性不明,无法确定转动的方向
【解析】C 当P向右滑动时,电路中电阻减小,电流增大,穿过线圈ab的磁通量增大,根据楞次定律判断,线圈ab将顺时针转动,C正确。
考点5:“来拒去留”法的应用
由于磁场与导体的相对运动产生电磁感应现象时,产生感应电流的导体受到磁场的安培力,这种安培力会“阻碍”相对运动,用一句口诀就是“来拒去留”。
【例5】 如图所示,当磁铁突然向铜环运动时,铜环的运动情况是(  )
A.向右运动   B.向左运动
C.静止不动 D.不能判定
【解析】A 解法一:阻碍相对运动法
产生磁场的物体与闭合线圈之间的相互作用力可概括为四个字:“来拒去留”。磁铁向铜环运动时,铜环产生的感应电流总是阻碍磁铁与导体间的相对运动,则磁铁和铜环间有排斥作用。故A项正确。
解法二:电流元受力分析法
如图所示,当磁铁向铜环运动时,穿过铜环的磁通量增加,由楞次定律判断出铜环中感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反,即向右,根据安培定则可判断出感应电流方向,从左侧看为顺时针方向,把铜环的电流等效为多段直线电流元,取上、下两小段电流元进行研究,由左手定则判断出两段电流元的受力,由此可判断整个铜环所受合力向右。故A项正确。
解法三:等效法
如图所示,磁铁向右运动,使铜环产生的感应电流可等效为条形磁铁,而两磁铁有排斥作用。故A项正确。
5.如图所示,螺线管cd的导线绕法不明,当磁铁ab插入螺线管时,闭合电路中有图示方向的感应电流产生,下列关于螺线管磁场极性的判断,正确的是(  )
A.c端一定是N极
B.d端一定是N极
C.c端的极性一定与磁铁b端的极性相同
D.因螺线管的绕法不明,故无法判断极性
【解析】C 根据楞次定律的另一种表述:“感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因”,本题中螺线管中产生感应电流的原因是磁铁ab的下降,为了阻碍该原因,感应电流的效果只能使磁铁与螺线管之间产生相斥的作用,即螺线管的c端一定与磁铁的b端极性相同,与螺线管的绕法无关。但因为磁铁ab的N、S极
考点6:“增缩减扩”法的应用
当闭合电路中有感应电流产生时,电路的各部分导线就会受到安培力作用,会使电路的面积有变化(或有变化趋势)。
1.若原磁通量增加,则通过减小有效面积起到阻碍的作用(“增缩”)。
2.若原磁通量减小,则通过增大有效面积起到阻碍的作用(“减扩”)。
【例6】 如图所示,圆环形导体线圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一竖直螺线管b,二者轴线重合,螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向上滑动,下面说法中正确的是(  )
A.穿过线圈a的磁通量变大
B.线圈a有收缩的趋势
C.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流
D.线圈a对水平桌面的压力FN将增大
【解析】C P向上滑动,回路电阻增大,电流减小,磁场减弱,穿过线圈a的磁通量变小,根据楞次定律,线圈a的面积有增大趋势,A、B错误;由于线圈a中磁通量减小,根据楞次定律知线圈a中感应电流应为俯视顺时针方向,C正确;由于线圈a中磁通量减小,根据楞次定律,线圈a有阻碍磁通量减小的趋势,可知线圈a对水平桌面的压力FN减小,D错误。
6.如图所示,在载流直导线旁固定有两平行光滑导轨A、B,导轨与直导线平行且在同一水平面内,在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd。当载流直导线中的电流逐渐增强时,导体ab和cd的运动情况是(  )
A.一起向左运动 B.一起向右运动
C.ab和cd相向运动,相互靠近 D.ab和cd相背运动,相互远离
【解析】C 直导线中电流增强时,回路abdc中磁通量增大产生感应电流,根据“增缩减扩”原则知,回路abdc的面积减小,即C正确。
考点7:“三定则一定律”的综合应用
安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的适用情况如下表。
比较项目 安培定则 左手定则 右手定则 楞次定律
适用场合 通电导线、圆环产生磁场时,磁场方向、电流方向关系 通电导线在磁场中所受的安培力方向、电流方向、磁场方向的关系 导体切割磁感线时速度方向、磁场方向、感应电流方向的关系 回路中磁通量变化产生感应电流时,原磁场方向、感应电流磁场方向的关系
综合运用这几个规律的关键是分清各个规律的适用情况,不能混淆。
【例7】 (多选)如图所示装置中,cd杆光滑且原来静止。当ab杆做如下哪些运动时,cd杆将向右移动(导体棒切割磁感线速度越大,感应电流越大)(  )
A.向右匀速运动     B.向右加速运动
C.向左加速运动 D.向左减速运动
【解析】BD ab杆向右匀速运动,在ab杆中产生恒定的电流,该电流在线圈L1中产生恒定的磁场,在L2中不产生感应电流,所以cd杆不动,故A错误;ab杆向右加速运动,根据右手定则,知在ab杆上产生增大的由a到b的电流,根据安培定则,在L1中产生方向向上且增强的磁场,该磁场向下通过L2,由楞次定律,在cd杆上产生c到d的感应电流,根据左手定则,cd杆受到向右的安培力,cd杆将向右运动,故B正确;同理可得C错误,D正确。
几个规律的应用中,要抓住各个对应的因果关系:
1因电而生磁I→B→安培定则;
2因动而生电v、B→I→右手定则;
3因电而受力I、B→F安→左手定则;
4因变而生电ΔΦ→I→楞次定律。
7.(多选)如图所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,MN的左边有一闭合电路,当PQ在外力的作用下运动时,MN向右运动。则PQ所做的运动可能是(  )
A.向右加速运动 B.向左加速运动
C.向右减速运动 D.向左减速运动
【解析】BC MN向右运动,说明MN受到向右的安培力,因为ab在MN处的磁场垂直纸面向里MN中的感应电流由M→NL1中感应电流的磁场方向向上;若L2中磁场方向向上减弱PQ中电流为Q→P且减小向右减速运动;若L2中磁场方向向下增强PQ中电流为P→Q且增大向左加速运动。
考点一 楞次定律的理解
1.如图所示,条形磁铁穿过一闭合弹性导体环,且导体环位于条形磁铁的中垂面上,如果把导体环压扁成椭圆形,那么这一过程中(  )
A.穿过导体环的磁通量减少,有感应电流产生
B.穿过导体环的磁通量增加,有感应电流产生
C.穿过导体环的磁通量变为零,无感应电流
D.穿过导体环的磁通量不变,无感应电流
【解析】B 把导体环压扁成椭圆形,面积减小,通过圆环的净磁通量增加,由于磁通量发生变化,故有感应电流产生,B正确。
2.(多选)如图所示,导线框MNQP近旁有一个跟它在同一竖直平面内的矩形线圈abcd。下列说法正确的是(  )
A.当电阻变大时,abcd中有感应电流
B.当电阻变小时,abcd中无感应电流
C.电阻不变,将abcd在其原来所在的平面内靠近PQ时,其中有感应电流
D.电阻不变,将abcd在其原来所在的平面内远离PQ时,其中有感应电流
【解析】ACD 当电阻变化或线圈abcd靠近、远离PQ时,穿过线圈abcd的磁通量发生变化,会产生感应电流。
?考点二 楞次定律的应用
3.(多选)如图所示,闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在有界匀强磁场中,将它从匀强磁场中匀速拉出,以下各种说法中正确的是(  )
A.向左拉出和向右拉出时,环中的感应电流方向相反
B.向左或向右拉出时,环中感应电流方向都是沿顺时针方向的
C.向左或向右拉出时,环中感应电流方向都是沿逆时针方向的
D.将圆环左右拉动,当环全部处在磁场中运动时,圆环中无感应电流
【解析】BD 不管将金属圆环从哪边拉出磁场,穿过闭合圆环的磁通量都要减少,根据楞次定律可知,感应电流的磁场要阻碍原磁通量的减少,感应电流的磁场方向与原磁场 方向相同,应用安培定则可以判断出感应电流的方向是顺时针方向的,选项B正确,A、C错误;另外在圆环离开磁场前,穿过圆环的磁通量没有改变,该种情况无感应电流产生,D正确。
4.(多选)磁场垂直穿过一个圆形线框,由于磁场的变化,在线框中产生顺时针方向的感应电流,如图所示,则以下说法正确的是(  )
A.若磁场方向垂直线框向里,则此磁场的磁感应强度是在增强
B.若磁场方向垂直线框向里,则此磁场的磁感应强度是在减弱
C.若磁场方向垂直线框向外,则此磁场的磁感应强度是在增强
D.若磁场方向垂直线框向外,则此磁场的磁感应强度是在减弱
【解析】BC 所产生的感应电流为顺时针方向,由安培定则知感应电流的磁场垂直线框向里,由楞次定律中的“增反减同”可知,原因可能是方向垂直线框向里的磁场正在减弱或是方向垂直线框向外的磁场正在增强,故B、C正确。
5.如图所示,匀强磁场垂直于圆形线圈向里,a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点,现用外力作用在上述四点,将线圈拉成正方形。设线圈导线不可伸长,且线圈仍处于原先所在的平面内,则在线圈发生形变的过程中(  )
A.线圈中将产生adcb方向的感应电流
B.线圈中将产生abcd方向的感应电流
C.线圈中产生感应电流的方向先是abcd,后是adcb
D.线圈中无感应电流产生
【解析】B 将线圈拉成正方形,其面积减小,穿过线圈的磁通量减少,由楞次定律可判知线圈中产生顺时针方向的感应电流,B选项正确。
6.(多选)如图所示,磁场中S1处竖直放置一闭合圆形线圈。现将该圆形线圈从图示S1位置处水平移动到S2位置处,下列说法正确的是(  )
A.穿过线圈的磁通量在减少
B.穿过线圈的磁通量在增加
C.逆着磁场方向看,线圈中产生的感应电流方向是逆时针
D.逆着磁场方向看,线圈中产生的感应电流方向是顺时针
【解析】BD 磁通量的大小可以根据穿过线圈的磁感线条数的多少进行分析判断,由图可知,将线圈从S1位置处水平移动到S2位置处的过程中,穿过线圈的磁感线条数变多了,故说明磁通量增加,故A错误,
B正确;根据楞次定律中的“增反减同”特点来分析判断知逆着磁场方向看,线圈中产生的感应电流方向是顺时针,故C错误, D正确。
7.(多选)用如图所示的实验装置研究电磁感应现象。当有电流从电流表的正接线柱流入时,指针向右偏转。下列说法哪些是正确(  )
A.当把磁铁N极向下插入线圈时,电流表指针向右偏转
B.保持磁铁在线圈中静止,电流表指针不发生偏转
C.磁铁插入线圈后,将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动,电流表指针向左偏转
D.当把磁铁N极从线圈中拔出时,电流表指针向右偏转
【解析】BD 当把磁铁N极向下插入线圈时,磁通量增大,根据楞次定律得,电流从电流表的负接线柱流入,指针向左偏转,故A错误;保持磁铁在线圈中静止,磁通量不变,不产生感应电流,故B正确;磁铁插入线圈后,将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动,磁通量不变,不产生感应电流,故C错误;当把磁铁N极从线圈中拔出时,磁通量减小,根据楞次定律得,电流从电流表的正接线柱流入,指针向右偏转,故D正确。
?考点三 右手定则的应用
8.(多选)闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,如图所示,能正确表示磁感应强度B的方向、导体运动速度方向与产生的感应电流方向之间关系的是(  )
A      B     C     D
【解析】BC A图中导体不切割磁感线,导体中无电流;由右手定则可以判断B、C正确;D图中感应电流方向应垂直纸面向外。
9.ab为一金属杆,它处在如图所示的垂直于纸面向里的匀强磁场中,可绕a点在纸面内转动;S为以a为圆心位于纸面内的金属圆环;在杆转动过程中,杆的b端与金属环保持良好接触; 为电流表,其一端与金属环相连,一端与a点良好接触。当杆沿逆时针方向转动时,某时刻ab杆的位置如图,则此时刻(  )
A.有电流通过电流表,方向由c→d;作用于ab的安培力向右
B.有电流通过电流表,方向由c→d;作用于ab的安培力向左
C.有电流通过电流表,方向由d→c;作用于ab的安培力向左
D.无电流通过电流表,作用于ab的安培力为零
【解析】C 当杆沿逆时针方向转动时,根据右手定则,判断出ab杆中感应电流方向b→a,电流通过电流表,方向由d→c,根据左手定则,作用于ab的安培力向左,故C正确,A、B、D错误。
巩固 提升
10.如图所示,一圆形金属线圈放置在水平桌面上,匀强磁场垂直桌面竖直向下,过线圈上A点作切线OO′,OO′与线圈在同一平面上。在线圈以OO′为轴翻转180°的过程中,线圈中电流方向(  )
A.始终为A→B→C→A
B.始终为A→C→B→A
C.先为A→C→B→A再为A→B→C→A
D.先为A→B→C→A再为A→C→B→A
【解析】A 在线圈以OO′为轴翻转0~90°的过程中,穿过线圈正面向里的磁通量逐渐减少,由楞次定律可知感应电流方向为A→B→C→A;线圈以OO′为轴翻转90°~180°的过程中,穿过线圈反面向里的磁通量逐渐增加,由楞次定律可知感应电流方向仍然为A→B→C→A,A正确。
11.某磁场磁感线如图所示,有一铜线圈自图示a处落至b处,在下落过程中,自上向下看,线圈中的感应电流方向是(  )
A.始终顺时针
B.始终逆时针
C.先顺时针再逆时针
D.先逆时针再顺时针
【解析】C 自a点落至图示位置时,穿过线圈的磁通量增加,由楞次定律判断知线圈中感应电流方向由上向下看为顺时针,自图示位置落至b点时,穿过线圈的磁通量减少,由楞次定律判断知,线圈中感应电流方向由上向下看为逆时针,C项正确.
12.如图所示,一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合线圈,则流过表的感应电流方向是(  )
A.始终由a流向b
B.先由a流向b,再由b流向a
C.始终由b流向a
D.先由b流向a,再由a流向b
【解析】B 条形磁铁从左向右进入螺线管的过程中,原磁场方向向右,且磁通量在增加,根据楞次定律,感应电流的磁场阻碍原磁场磁通量的变化,所以感应电流的磁场向左,由安培定则知,感应电流的方向a→G→b;条形磁铁从左向右离开螺线管的过程中,原磁场方向向右,且磁通量在减少,根据楞次定律,感应电流的磁场阻碍原磁场磁通量的变化,所以感应电流的磁场向右,由安培定则知,感应电流的方向b→G→a,故A、C、D错误,B正确。
13.如图所示,一水平放置的矩形闭合线圈abcd,在细长磁铁的N极附近竖直下落,保持bc边在纸外,ad边在纸内,从图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到达位置Ⅲ,位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ。在这个过程中,线圈中感应电流(  )
A.沿abcd流动
B.沿dcba流动
C.由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流动,由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流动
D.由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流动,由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流动
【解析】A 由条形磁铁的磁场分布情况可知,线圈在位置Ⅱ时穿过矩形闭合线圈的磁通量最少。线圈从位置Ⅰ到Ⅱ,穿过abcd自下而上的磁通量减少,感应电流的磁场阻碍其减少,则在线框中产生的感应电流的方向为abcd,线圈从位置Ⅱ到Ⅲ,穿过abcd自上而下的磁通量在增加,感应电流的磁场阻碍其增加,由楞次定律可知感应电流的方向仍然是abcd。考点1:楞次定律的理解
1.因果关系
闭合导体回路中原磁通量的变化是产生感应电流的原因,而感应电流的磁场的产生是感应电流存在的结果,即只有当闭合导体回路中的磁通量发生变化时,才会有感应电流的磁场出现。
2.楞次定律中“阻碍”的含义
【例1】 关于楞次定律,下列说法正确的是(  )
A.感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
B.闭合电路的一部分导体在磁场中运动时,必受磁场阻碍作用
C.原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场同向
D.感应电流的磁场总是跟原磁场反向,阻碍原磁场的变化
1.关于感应电流,以下说法中正确的是(  )
A.感应电流的方向总是与原电流的方向相反
B.感应电流的方向总是与原电流的方向相同
C.感应电流的磁场总是阻碍闭合电路内原磁场的磁通量的变化
D.感应电流的磁场总是与原线圈内的磁场方向相反
考点2:楞次定律的应用
楞次定律应用四步曲
1.确定原磁场的方向。
2.判定产生感应电流的磁通量如何变化(增加还是减少)。
3.根据楞次定律确定感应电流的磁场方向(增反减同)。
4.判定感应电流的方向。
该步骤也可以简单地描述为“一原二变三感四螺旋”,一原——确定原磁场的方向;二变——确定磁通量是增加还是减少;三感——判断感应电流的磁场方向;四螺旋——用右手螺旋定则判断感应电流的方向。
【例2】电阻R、电容C与一线圈连成闭合电路,条形磁铁静止于线圈的正上方,N极朝下,如图所示。现使磁铁开始自由下落,在N极接近线圈上端的过程中,流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是(  )
A.从a到b,上极板带正电
B.从a到b,下极板带正电
C.从b到a,上极板带正电
D.从b到a,下极板带正电
【变式训练】
上例中,若条形磁铁穿过线圈,在S极离开线圈下端的过程中,流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是怎样的?
1.“阻碍”并不是“阻止”,一字之差,相去甚远。要知道原磁场是主动的,感应电流的磁场是被动的,原磁通仍要发生变化,感应电流的磁场只是阻碍变化而已。
2.楞次定律判断感应电流的方向具有普遍意义。
在磁体靠近(或远离)线圈过程中,都要克服电磁力做功,克服电磁力做功的过程就是将其他形式的能转化为电能的过程。正是“阻碍”的形成产生了电磁感应现象。
2.(多选)如图所示,足够长的通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd,则(  )
A.若线圈向右平动,其中感应电流方向是a→b→c→d
B.若线圈竖直向下平动,无感应电流产生
C.当线圈以ad边为轴转动时(转动角度小于90°),其中感应电流方向是a→b→c→d
D.当线圈向导线靠近时,其中感应电流方向是a→b→c→d
考点3:右手定则的应用
1.适用范围:闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流方向的判断。
2.右手定则反映了磁场方向、导体运动方向和电流方向三者之间的相互垂直关系。
(1)大拇指的方向是导体相对磁场切割磁感线的运动方向,既可以是导体运动而磁场未动,也可以是导体未动而磁场运动,还可以是两者以不同速度同时运动。
(2)四指指向电流方向,切割磁感线的导体相当于电源。
【例3】 下列图中表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景,导体ab上的感应电流方向为a→b的是(  )
A    B    C     D
3.如图所示,匀强磁场与圆形导体环平面垂直,导体ef与环接触良好,当ef向右匀速运动时
A.圆环中磁通量不变,环上无感应电流产生
B.整个环中有顺时针方向的电流
C.整个环中有逆时针方向的电流
D.环的右侧有逆时针方向的电流,环的左侧有顺时针方向的电流
考点4:“增离减靠”法的应用
发生电磁感应现象时,通过什么方式来“阻碍”原磁通量的变化要根据具体情况而定。可能是阻碍导体的相对运动,也可能是改变线圈的有效面积,还可能是通过远离或靠近变化的磁场源来阻碍原磁通量的变化。即:
1.若原磁通量增加,则通过远离磁场源起到阻碍的作用(“增离”)。
2.若原磁通量减小,则通过靠近磁场源起到阻碍的作用(“减靠”)。
【例4】 一长直铁芯上绕有一固定线圈M,铁芯右端与一木质圆柱密接,木质圆柱上套有一闭合金属环N,N可在木质圆柱上无摩擦移动,M连接在如图所示的电路中,其中R为滑动变阻器,E1和E2为直流电源,S为单刀双掷开关,下列情况中,可观测到N向左运动的是(  )
A.在S断开的情况下,S向a闭合的瞬间
B.在S断开的情况下,S向b闭合的瞬间
C.在S已向a闭合的情况下,将R的滑片向c端移动时
D.在S已向a闭合的情况下,将R的滑片向d端移动时
4.如图所示,ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈,在滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动过程中,线圈ab将(  )
A.静止不动 B.逆时针转动
C.顺时针转动
D.发生转动,但因电源的极性不明,无法确定转动的方向
考点5:“来拒去留”法的应用
由于磁场与导体的相对运动产生电磁感应现象时,产生感应电流的导体受到磁场的安培力,这种安培力会“阻碍”相对运动,用一句口诀就是“来拒去留”。
【例5】 如图所示,当磁铁突然向铜环运动时,铜环的运动情况是(  )
A.向右运动   B.向左运动
C.静止不动 D.不能判定
5.如图所示,螺线管cd的导线绕法不明,当磁铁ab插入螺线管时,闭合电路中有图示方向的感应电流产生,下列关于螺线管磁场极性的判断,正确的是(  )
A.c端一定是N极
B.d端一定是N极
C.c端的极性一定与磁铁b端的极性相同
D.因螺线管的绕法不明,故无法判断极性
考点6:“增缩减扩”法的应用
当闭合电路中有感应电流产生时,电路的各部分导线就会受到安培力作用,会使电路的面积有变化(或有变化趋势)。
1.若原磁通量增加,则通过减小有效面积起到阻碍的作用(“增缩”)。
2.若原磁通量减小,则通过增大有效面积起到阻碍的作用(“减扩”)。
【例6】 如图所示,圆环形导体线圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一竖直螺线管b,二者轴线重合,螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向上滑动,下面说法中正确的是(  )
A.穿过线圈a的磁通量变大
B.线圈a有收缩的趋势
C.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流
D.线圈a对水平桌面的压力FN将增大
6.如图所示,在载流直导线旁固定有两平行光滑导轨A、B,导轨与直导线平行且在同一水平面内,在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd。当载流直导线中的电流逐渐增强时,导体ab和cd的运动情况是(  )
A.一起向左运动 B.一起向右运动
C.ab和cd相向运动,相互靠近 D.ab和cd相背运动,相互远离
考点7:“三定则一定律”的综合应用
安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的适用情况如下表。
比较项目 安培定则 左手定则 右手定则 楞次定律
适用场合 通电导线、圆环产生磁场时,磁场方向、电流方向关系 通电导线在磁场中所受的安培力方向、电流方向、磁场方向的关系 导体切割磁感线时速度方向、磁场方向、感应电流方向的关系 回路中磁通量变化产生感应电流时,原磁场方向、感应电流磁场方向的关系
综合运用这几个规律的关键是分清各个规律的适用情况,不能混淆。
【例7】 (多选)如图所示装置中,cd杆光滑且原来静止。当ab杆做如下哪些运动时,cd杆将向右移动(导体棒切割磁感线速度越大,感应电流越大)(  )
A.向右匀速运动     B.向右加速运动
C.向左加速运动 D.向左减速运动
几个规律的应用中,要抓住各个对应的因果关系:
1因电而生磁I→B→安培定则;
2因动而生电v、B→I→右手定则;
3因电而受力I、B→F安→左手定则;
4因变而生电ΔΦ→I→楞次定律。
7.(多选)如图所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,MN的左边有一闭合电路,当PQ在外力的作用下运动时,MN向右运动。则PQ所做的运动可能是(  )
A.向右加速运动 B.向左加速运动
C.向右减速运动 D.向左减速运动
考点一 楞次定律的理解
1.如图所示,条形磁铁穿过一闭合弹性导体环,且导体环位于条形磁铁的中垂面上,如果把导体环压扁成椭圆形,那么这一过程中(  )
A.穿过导体环的磁通量减少,有感应电流产生
B.穿过导体环的磁通量增加,有感应电流产生
C.穿过导体环的磁通量变为零,无感应电流
D.穿过导体环的磁通量不变,无感应电流
2.(多选)如图所示,导线框MNQP近旁有一个跟它在同一竖直平面内的矩形线圈abcd。下列说法正确的是(  )
A.当电阻变大时,abcd中有感应电流
B.当电阻变小时,abcd中无感应电流
C.电阻不变,将abcd在其原来所在的平面内靠近PQ时,其中有感应电流
D.电阻不变,将abcd在其原来所在的平面内远离PQ时,其中有感应电流
?考点二 楞次定律的应用
3.(多选)如图所示,闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在有界匀强磁场中,将它从匀强磁场中匀速拉出,以下各种说法中正确的是(  )
A.向左拉出和向右拉出时,环中的感应电流方向相反
B.向左或向右拉出时,环中感应电流方向都是沿顺时针方向的
C.向左或向右拉出时,环中感应电流方向都是沿逆时针方向的
D.将圆环左右拉动,当环全部处在磁场中运动时,圆环中无感应电流
4.(多选)磁场垂直穿过一个圆形线框,由于磁场的变化,在线框中产生顺时针方向的感应电流,如图所示,则以下说法正确的是(  )
A.若磁场方向垂直线框向里,则此磁场的磁感应强度是在增强
B.若磁场方向垂直线框向里,则此磁场的磁感应强度是在减弱
C.若磁场方向垂直线框向外,则此磁场的磁感应强度是在增强
D.若磁场方向垂直线框向外,则此磁场的磁感应强度是在减弱
5.如图所示,匀强磁场垂直于圆形线圈向里,a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点,现用外力作用在上述四点,将线圈拉成正方形。设线圈导线不可伸长,且线圈仍处于原先所在的平面内,则在线圈发生形变的过程中(  )
A.线圈中将产生adcb方向的感应电流
B.线圈中将产生abcd方向的感应电流
C.线圈中产生感应电流的方向先是abcd,后是adcb
D.线圈中无感应电流产生
6.(多选)如图所示,磁场中S1处竖直放置一闭合圆形线圈。现将该圆形线圈从图示S1位置处水平移动到S2位置处,下列说法正确的是(  )
A.穿过线圈的磁通量在减少 B.穿过线圈的磁通量在增加
C.逆着磁场方向看,线圈中产生的感应电流方向是逆时针
D.逆着磁场方向看,线圈中产生的感应电流方向是顺时针
7.(多选)用如图所示的实验装置研究电磁感应现象。当有电流从电流表的正接线柱流入时,指针向右偏转。下列说法哪些是正确(  )
A.当把磁铁N极向下插入线圈时,电流表指针向右偏转
B.保持磁铁在线圈中静止,电流表指针不发生偏转
C.磁铁插入线圈后,将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动,电流表指针向左偏转
D.当把磁铁N极从线圈中拔出时,电流表指针向右偏转
?考点三 右手定则的应用
8.(多选)闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,如图所示,能正确表示磁感应强度B的方向、导体运动速度方向与产生的感应电流方向之间关系的是(  )
A      B     C     D
9.ab为一金属杆,它处在如图所示的垂直于纸面向里的匀强磁场中,可绕a点在纸面内转动;S为以a为圆心位于纸面内的金属圆环;在杆转动过程中,杆的b端与金属环保持良好接触; 为电流表,其一端与金属环相连,一端与a点良好接触。当杆沿逆时针方向转动时,某时刻ab杆的位置如图,则此时刻(  )
A.有电流通过电流表,方向由c→d;作用于ab的安培力向右
B.有电流通过电流表,方向由c→d;作用于ab的安培力向左
C.有电流通过电流表,方向由d→c;作用于ab的安培力向左
D.无电流通过电流表,作用于ab的安培力为零
巩固 提升
10.如图所示,一圆形金属线圈放置在水平桌面上,匀强磁场垂直桌面竖直向下,过线圈上A点作切线OO′,OO′与线圈在同一平面上。在线圈以OO′为轴翻转180°的过程中,线圈中电流方向(  )
A.始终为A→B→C→A
B.始终为A→C→B→A
C.先为A→C→B→A再为A→B→C→A
D.先为A→B→C→A再为A→C→B→A
11.某磁场磁感线如图所示,有一铜线圈自图示a处落至b处,在下落过程中,自上向下看,线圈中的感应电流方向是(  )
A.始终顺时针
B.始终逆时针
C.先顺时针再逆时针
D.先逆时针再顺时针
12.如图所示,一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合线圈,则流过表的感应电流方向是(  )
A.始终由a流向b
B.先由a流向b,再由b流向a
C.始终由b流向a
D.先由b流向a,再由a流向b
13.如图所示,一水平放置的矩形闭合线圈abcd,在细长磁铁的N极附近竖直下落,保持bc边在纸外,ad边在纸内,从图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到达位置Ⅲ,位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ。在这个过程中,线圈中感应电流(  )
A.沿abcd流动
B.沿dcba流动
C.由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流动,由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流动
D.由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流动,由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流动

展开更多......

收起↑

资源列表